(57)【要約】【課題】  水銀灯やナトリウム灯などの高圧放電灯の照度を一定に保って節電を行うことができる、小型で安価な節電装置を提供する。【解決手段】  交流電源１４からの入力電圧を電圧測定回路２３で測定し、高圧放電灯１２に出力する目標電力を設定回路２４にて設定する。記憶回路２５に入力電圧より予測される電力を目標電力まで降下させるための波形処理データを予め記憶し、制御回路２６が入力電圧の測定値に応じた波形処理データを記憶回路２５から読み出し、電力調整用のトライアック２１の導通タイミングを制御する。トライアック２１を迂回するバイパス回路２２上にリレー２８を設け、導通検出回路２７が放電灯１２の非導通を検出したときに、リレー２８によりバイパス回路２２を閉じ、電源電圧を放電灯１２に供給して、不点灯を防止する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力調整素子を用いて高圧放電灯の消費電力を節減する節電装置において、
交流電源からの入力電圧を測定する電圧測定回路と、高圧放電灯に出力する目標電力を設定する設定回路と、入力電圧より予測される電力を目標電力まで降下させるための制御量を予め記憶する記憶回路と、入力電圧の測定値に応じた制御量を記憶回路から読み出して電力調整素子を制御する制御回路とを備えたことを特徴とする節電装置。
【請求項２】
前記電力調整素子を迂回するバイパス回路と、バイパス回路を開閉するリレーと、高圧放電灯の導通状態を検出する導通検出回路とを備え、導通検出回路が高圧放電灯の非導通を検出したときに、前記制御回路がリレーを駆動して、バイパス回路を閉じることを特徴とする請求項１記載の節電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水銀灯やナトリウム灯などの高圧放電灯において、照度を一定に保って消費電力を節減する節電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力調整素子を用いて高圧放電灯の節電を行う装置が知られている。例えば、図５に示す節電装置５１は、交流電源５２から入力した電圧の波形をカットするトライアック５３と、高圧放電灯５４の節電率を設定する設定回路５５と、放電灯５４の実際の消費電力を測定する電力測定回路５６と、測定値が節電率を満たす値となるようにトライアック５３をフィードバック制御する制御回路５７とを備え、図６に示すように、放電灯５４の消費電力を常に一定の節電率で節減できるように構成されている。図６において、ハッチング部は、従来の定率節電方式によって節電された電力量を示す。
【０００３】
また、従来、変圧器を用いて照明負荷の節電を行う装置が知られている。例えば、特許文献１には、交流電源からの入力電圧を変圧器の１次側でインバータにより降圧して、照明負荷の消費電力を節減する節電装置が記載されている。特許文献２には、変圧器の１次側に入力電圧を調整するチョッパ回路を設け、変圧器の２次側から安定した波形の電圧を照明負荷に供給する節電装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００２−１７６７７４号公報
【特許文献２】特開２００２−１０６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来の節電装置５１は、高圧放電灯５４の消費電力を常に一定の節電率で節減しているので、入力電圧が変動すると、同じ比率で出力電圧も変動する。このため、放電灯５４の照度が不安定になり、チラツキが発生しやすく、寿命も短くなるという問題点があった。また、入力電圧が急激に下がった場合は、出力電圧がさらに降下して、放電灯５４が点灯しなくなることもあった。しかも、フィードバック制御によりトライアック５３を駆動しているので、応答遅れが発生しやすいという不都合もあった。
【０００５】
また、トライアック５３は、交流電源５２に直列に接続されているため、雷サージ等で故障すると、回路が開放状態のままとなって放電灯５４が消灯する。特に、高所に設置された放電灯が消灯すると、管球交換等のメンテナンスがたいへん困難となる。特許文献１，２の従来装置は、変圧器の１次側にインバータやチョッパ回路を備えているので、照明負荷の点灯状態は安定するが、回路が複雑で大型化し、製作コストも高くつくため、一灯の放電灯に一台の節電装置を設置するという用途には不向きであった。
【０００６】
そこで、本発明の主要な目的は、高圧放電灯の照度を一定に保って節電を行うことができる、小型で安価な節電装置を提供することにある。また、本発明の別の目的は、電力調整素子等の故障時でも、高圧放電灯を継続して点灯させることができる、メンテナンスの容易な節電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の節電装置は、電力調整素子を用いて高圧放電灯の消費電力を節減する装置において、交流電源からの入力電圧を測定する電圧測定回路と、高圧放電灯に出力する目標電力を設定する設定回路と、入力電圧より予測される電力を目標電力まで降下させるための制御量を予め記憶する記憶回路と、入力電圧の測定値に応じた制御量を記憶回路から読み出して電力調整素子を制御する制御回路とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の節電装置は、上記構成に加え、電力調整素子を迂回するバイパス回路と、バイパス回路を開閉するリレーと、高圧放電灯の導通状態を検出する導通検出回路とを備え、導通検出回路が高圧放電灯の非導通を検出したときに、制御回路がリレーを駆動して、バイパス回路を閉じることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の節電装置によれば、目標電力を設定し、入力電圧より予測される電力が目標電力まで下がるように電力調整素子を制御するので、入力電圧が変動した場合でも、放電灯に一定の電力を出力できる。したがって、高圧放電灯の照度を一定に保ち、チラツキや不点灯を発生させることなく、消費電力を節減できるという効果がある。しかも、電力調整素子の制御量が記憶回路に予め記憶されているので、制御回路の構成を簡略化し、応答性を高め、装置全体を小型かつ安価に製作できるという利点もある。
【００１０】
また、導通検出回路が高圧放電灯の非導通を検出したときに、電源電圧がバイパス回路を経由して高圧放電灯に供給されるので、電力調整素子等の故障に際し、フェイルセーフを確保し、放電灯を継続して点灯させることができ、メンテナンスが容易になるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は節電装置の構成を機能的に示すブロック図であり、図２は節電装置の動作を示すフローチャートである。図３は電力調整素子であるトライアックの動作を示す電圧波形図であり、図４は定出力節電方式による節電結果を例示する電力特性図である。
【実施例】
【００１２】
図１に示すように、この実施例の節電装置１１は、水銀灯やナトリウム灯などの高圧放電灯１２の近傍（例えば、配電盤内部）に設置されるケース１３を備えている。ケース１３の外面には、交流電源１４に接続される２つの入力端子１５と、放電灯１２に接続される２つの出力端子１６とが配設されている。一方の出力端子１６は安定器１７を介して放電灯１２に接続される。
【００１３】
ケース１３には回路基板（図示略）が内装され、回路基板上の主回路２０に、交流電源１４から入力した電圧の波形を調整するトライアック２１が設けられるとともに、トライアック２１を迂回するようにバイパス回路２２が接続されている。また、回路基板上には、交流電源１４からの入力電圧を測定する電圧測定回路２３と、高圧放電灯１２に出力する目標電力を設定する設定回路２４と、トライアック２１の制御量を予め記憶する記憶回路２５と、記憶回路２５から読み出した制御量でトライアック２１を制御する制御回路２６と、放電灯１２の導通状態を検出する導通検出回路２７とが配設されている。
【００１４】
バイパス回路２２上には、この回路２２を開閉するｂ接点型のリレー２８が設けられている。設定回路２４には、目標電力を定格電力に対する比率（例えば、６０〜１００％）で設定するダイヤル２９が設けられている。記憶回路２５には、トライアック２１の制御量として、入力電圧より予測される電力を目標電力まで降下させるための波形処理データが一覧テーブルの形態で格納されている。そして、制御回路２６が電圧測定回路２３から入力した測定値に対応する波形処理データを記憶回路２５から読み出し、トライアック２１の導通タイミングを制御するように構成されている。
【００１５】
上記構成の節電装置１１において、次に、高圧放電灯１２の節電方法について説明する。図２に示すフローチャートにおいて、はじめに、節電装置１１の入力端子１５に電源が投入されると、制御回路２６が起動し、節電制御を準備するための起動処理を行う（Ｓ１）。起動処理では、リレー２８を励磁し、バイパス回路２２を開き、トライアック２１に起動信号を出力し、主回路２０を閉じて、電源電圧を放電灯１２に供給する。そして、放電灯１２が完全点灯状態になるまで、数分間待機する（Ｓ２）。
【００１６】
次に、制御回路２６は、ダイヤル２９によって設定された目標電力を設定回路２４から読み出し（Ｓ３）、現在の入力電圧を電圧測定回路２３から入力する（Ｓ４）。続いて、入力電圧の測定値に対応する波形処理データを記憶回路２５から抽出し、タイミング信号をトライアック２１に出力する（Ｓ５）。そして、図３に例示するように、トライアック２１を指定されたタイミングで導通させ、入力電圧波形の一部（ハッチングで示す部分）を半サイクルごとにカットし、電圧を０Ｖに落し、カット幅Ｗに応じた量の電力を削減する（Ｓ６）。
【００１７】
その後、制御回路２６は、導通検出回路２７から入力した信号に基づいて、放電灯１２の導通状態を確認する（Ｓ７）。導通を確認できたときには、入力電圧測定処理に復帰し、波形処理を継続する（Ｓ４〜Ｓ６）。導通を確認できないときは、トライアック２１の故障で主回路２０が開いたままの状態であると判断し、リレー２８を消磁し、バイパス回路２２を閉じ、電源電圧を放電灯１２に供給する。リレー２８にｂ接点型のものを使用しているため、トライアック２１の故障のほか、ヒューズ（図示略）の溶断を含む回路部品の破損で制御回路２６が動作不能に陥った場合でも、バイパス回路２２を確実に閉じることができる。
【００１８】
この実施例の節電装置１１によれば、次のような作用効果を期待できる。
（ａ）目標電力を設定し、入力電圧より予測される電力が目標電力まで降下するように、トライアック２１を制御しているので、図４に示すように、入力電圧の変動による影響を受けることなく、高圧放電灯１２に常時一定の電力（目標電力）を供給できる。
（ｂ）このため、放電灯１２の照度を一定に保ち、チラツキや不点灯のない状態で、消費電力を節減できる。
（ｃ）また、入力電圧の変動を抑え、放電灯１２に一定の電力を供給するので、放電灯１２の寿命が長くなる。
（ｄ）入力電圧を常時測定してトライアック２１を制御しているので、急激な電圧降下が発生した場合でも、放電灯１２を安定した状態で点灯させることができる。
【００１９】
（ｅ）設定回路２４のダイヤル２９を操作することで、目標電力を段階的に変更できるので、放電灯１２の設備環境に応じた効率のよい節電を行うことができる。
（ｆ）例えば、夕方時に電力需要が低下する設備環境では、不必要に高い電源電圧が供給されるが、交流電源１４から入力した電力を目標電力まで降下させることで、放電灯１２の消費電力を効率よく節減できる。
（ｇ）また、図４に示すように、入力電圧が電源電圧（交流定格電圧）を上回る範囲で変動しがちな設備環境では、目標電力を定格電圧の１００％に設定したとしても、余剰電力をカットして、節電効果を上げることができる。
【００２０】
（ｈ）トライアック２１の波形処理データが記憶回路２５に予め記憶されているので、電圧測定回路２３や制御回路２６の構成を簡略化でき、また、簡易な制御プログラムを使用して応答性を高めることもできる。
（ｉ）このため、節電装置１１を小型かつ安価に、しかも高機能に製作でき、例えば、一灯の放電灯１２に一台の節電装置１１が設置される照明設備において、経済的な節電を行うことができる。
（ｊ）導通検出回路２７が放電灯１２の非導通を検出したときに、リレー２８がバイパス回路２２を開き、電源電圧を放電灯１２に供給するので、トライアック２１等の故障に際してフェイルセーフを確保し、放電灯１２を継続して点灯させることができる。
（ｋ）このため、特に、道路や工場等の高所に設置される放電灯１２において、管球交換等の回数を減らし、照明設備のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００２１】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えば、節電装置１１に通信機能を持たせ、無線リモコンやパソコン等の遠隔操作機器を使用し、高所に設置された放電灯１２のＯＮ／ＯＦＦに加え、目標電圧の設定等を遠隔地から操作できるように構成するなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各部の構成を適宜に変更して実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施例を示す節電装置のブロック図である。
【図２】節電装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】トライアックの動作を示す電圧波形図である。
【図４】本発明の定出力節電方式を示す電力特性図である。
【図５】従来の節電装置を示すブロック図である。
【図６】従来の定率節電方式を示す電力特性図である。
【符号の説明】
【００２３】
１１    節電装置
１２    高圧放電灯
１４    交流電源
２１    トライアック
２２    バイパス回路
２３    電圧測定回路
２４    設定回路
２５    記憶回路
２６    制御回路
２７    導通検出回路
２８    リレー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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